ARM體系的嵌入式系統(tǒng)BSP的程序設(shè)計(jì)

arm公司在32位RISC的CPU開發(fā)領(lǐng)域不斷取得突破，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)從V3發(fā)展到V6。

　　BSP（Board Support Package）板級(jí)支持包介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間，其功能與PC機(jī)上的BIOS相類似，主要完成硬件初始化并切換到相應(yīng)的操作系統(tǒng)。BSP是相對(duì)于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于不同定義形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相對(duì)于某一CPU來(lái)說(shuō)，盡管實(shí)現(xiàn)的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的。另外，仔細(xì)研究所用的芯片資料也十分重要，例如盡管arm在內(nèi)核上兼容，但每家芯片都有自己的特色。所以這就要求BSP程序員對(duì)硬件、軟件和操作系統(tǒng)都要有一定的了解。

　　本文介紹基于arm體系的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)初始化部分BSP的程序設(shè)計(jì)。本文引用的源碼全部是基于HMS320C7202芯片設(shè)計(jì)，并已成功運(yùn)行。

　　1 初始化過(guò)程

　　盡管各種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能差別很大，但其系統(tǒng)初始化部分完成的操作有很大一部分是相似的。嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)流程如圖1所示。

　　1.1 設(shè)置入口指針

　　啟動(dòng)程序首先必須定義指針，而且整個(gè)應(yīng)用程序只有一個(gè)入口指針。一般地，程序在編譯鏈接時(shí)將異常中斷向量表鏈接在0地址處，并且作為整個(gè)程序入口點(diǎn)。入口點(diǎn)代碼如下：

　　ENTRY（_start） ；開始

　　1.2 設(shè)置異常中斷向量表

　　arm要求中斷向量表必須放置在從0開始、連續(xù)8×4字節(jié)的空間內(nèi)。各異常中斷向量地址以及中斷的算是優(yōu)先級(jí)如表1：

表1 各異常中斷的中斷向量地址以及中斷的處理優(yōu)先級(jí)

　　中斷向量地址 異常中斷類型 異常中斷模式 優(yōu)先級(jí)（6最低）

　　0x0 復(fù)位 特權(quán)模式（SVC） 1

　　0x4 未定義中斷 未定義指令中止模式（Undef) 6

　　0x8 軟件中斷（SWI） 特權(quán)模式（SVC） 6

　　0x0c 指令預(yù)取中止 中止模式 5

　　0x10 數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止 中止模式 2

　　0x14 保留 未使用 未使用

　　0x18 外部中斷請(qǐng)求（IRQ） 外部中斷（IRQ）模式 4

　　0x1c 快速中斷請(qǐng)求（FIQ） 快速中斷（FIQ）模式 3

　　每當(dāng)一個(gè)中斷發(fā)生后，ARM處理器便強(qiáng)制把程序計(jì)數(shù)器（PC）指針置為向量表中對(duì)應(yīng)中斷類型的地址值。因?yàn)槊總€(gè)中斷向量?jī)H占據(jù)放置1條arm指令的空間，所以通常放置1條跳轉(zhuǎn)指令或向程序計(jì)數(shù)器（PC）寄存器賦值的數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序執(zhí)行。如果異常中斷處理程序起始地址小于32MB，使用B跳轉(zhuǎn)指令；如果跳轉(zhuǎn)范圍大于32MB，使用LDR指令。

　　另外，對(duì)于各未用中斷，可使其指向一個(gè)只含返回指令的啞函數(shù)，以防止錯(cuò)誤中斷引起系統(tǒng)的混亂。

　　1.3 初始化存儲(chǔ)系統(tǒng)

　　初始化存儲(chǔ)系統(tǒng)的編程對(duì)象是系統(tǒng)的存儲(chǔ)器控制器，一個(gè)系統(tǒng)可能存在多種存儲(chǔ)器類型的接口，不同的存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不盡相同。Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲(chǔ)器類型，可以合用一個(gè)存儲(chǔ)器端口；而DRAM因?yàn)橛袆?dòng)態(tài)刷新和地址線復(fù)用等特性，通常配有專用的存儲(chǔ)器端口。其中，SDRAM必須在初始化階段進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)榇蟛糠值某绦虼a和數(shù)據(jù)都要在SDRAM中運(yùn)行。

　　在HMS30C7202中，與SDRAM配置有關(guān)的寄存器有4個(gè)：配置寄存器、刷新定時(shí)寄存器、寫緩沖寫回寄存器和等待驅(qū)動(dòng)寄存器，需要根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)此分別加以正確配置。